Оглавление:
Композиции упрочненные
Промышленный алюминий и его сплавы (АМТС, Амгб, АД1, Д16, САП и др.) используются в качестве матрицы композиционных материалов. Укрепление матрицы производится высокопрочной стальной проволокой (08x18h9t, 1x15h4amz, ep322 и др.), Бериллиевая проволока, бороновое волокно, карбид кремния, углерод.
Армированный состав со стальной проволокой получают прокаткой между валками прокатных станов до компактного состояния. Сэндвич завернут в алюминиевую фольгу и волокно. Режим прокатки определяется температурой, направлением и степенью деформации.
Температура размягчения стального волокна определяет температуру прокатки алюминиевого стального состава. Таким образом, температура прокатки алюминия ниже, чем стальной проволоки 08Х18Н9Т и 12Х18Н10Т в качестве отвердителя, состав стали при использовании стали составляет 380-400°С, а более высокая температура размягчения (400 и 450°С соответственно) стальных волокон 15Х15Н4АМЗ и ЭП322 составляет от 420 до 450°С.
Направление деформации при прокатке выбирают под определенным углом относительно направления армирующих волокон, избегая обрыва волокон при деформации при продольной прокатке и изгиба волокон при поперечной прокатке.
Промышленность освоила производство композитных материалов kas-1. As используется отвердитель, диаметр проволоки 1×15h4amz 0, 15 мм. Матрицей этих композиций является сплав ab или sap-1. В таблице приведены механические свойства листа композиционного материала, включающего алюминиевую матрицу, армированную стальной проволокой. 11. 8.
- В результате упрочнения алюминиевой матрицы прочность композиции повышается в 10-12 раз, а объемная доля отвердителя достигает 25%. При увеличении объемной доли армированных волокон до 40% временное сопротивление прочности композиции достигает 1700 МПа.
Алюминиевая Матрица, армированная стальной проволокой (25-40%), по прочностным характеристикам превосходит высокопрочный алюминиевый сплав, что приближает ее к аналогичному характерному уровню титанового сплава.
Если матрица представляет собой алюминиевый сплав, упрочненный термической обработкой, то прочность алюминиевого стального состава дополнительно усиливается холоднопластической деформацией и упрочнением с последующим старением.
При высоких температурах прочность алюминиевого стального состава превышает прочность жаропрочного алюминия alloy. To при работе при высоких температурах в качестве матрицы целесообразно использовать дисперсионно-упрочненные материалы, такие как сок.
Введение стальной проволоки в матрицу sap повышает прочностные характеристики композиции. Таким образом, предел прочности при растяжении композиции САП-15-1, включающей проволоку Х18Н9 (АВ = 1750 МПа）
Механические свойства композиции, включающей алюминиевую матрицу, армированную стальной проволокой.
Композиция «sap-1 — стальная проволока» обладает достаточной термостойкостью микроструктуры при высоких температурах. Образование интерметаллических соединений не происходит на границе раздела «Матрица-волокно» в течение 150 часов, при 450°С под нагрузкой.
Композиция «А1-бороновое волокно» характеризуется высокой прочностью и жесткостью, она работает при 400-500°С, по мере повышения температуры бор слегка размягчается.
Алюминиевая матрица
Основная проблема упрочнения алюминия боровыми волокнами заключается в предотвращении взаимодействия бора и алюминия. Таким образом, промышленные композиты, содержащие 50% борного волокна (ВКА-1), были получены диффузионной сваркой пакетов, состоящих из чередующихся листов алюминиевой фольги с закрепленным слоем борного волокна.
Когда волокно Бора покрыто нитридом бора или карбидом кремния (волокном карбида бора), взаимодействие с алюминиевой матрицей уменьшается даже в расплавленном состоянии. State. In в этом случае возможно получение композиционного материала жидкофазным методом.
С увеличением объемного содержания бора прочность и жесткость композиции А1-В повышаются.
Прочность и модуль упругости материала ВКА-1 при температурах до 500°с превышает соответствующие свойства высокопрочного сплава В95 и сплава АК4-1 (рис. 11. 14). Важнейшим преимуществом композиционных материалов является 250-400 ° С. Модуль упругости материала ВКА-1 незначительно изменяется с повышением температуры, и если содержание борных волокон составляет 30 и 50%, то он составляет 136 000 и 228 000 МПа соответственно. Плотность материала ВКА-1 составляет 2650 кг / м3, а удельная прочность-45 км.
Прочность на растяжение алюминия усиленного с волокном бора на 600°к МПа 600. Прочность такого состава борща, объемное содержание которого составляет 65%, составляет 1600 МПа, и даже при 300°С и 500°с материал выдерживается после длительной (до 1000 часов) выдержки
Композиционные материалы на основе алюминия, армированные углеродным волокном, имеют меньшую удельную прочность (42 км), чем материалы, армированные борными волокнами, но они дешевле и легче последних.
Прочность алюминиево-стальной композиции
- Производство композиционных материалов, в том числе углеродного волокна, сопряжено с большими техническими трудностями из-за взаимодействия углерода при нагревании с металлической матрицей (в том числе и алюминиевой).
Композиционные материалы делятся на порошковые (дисперсионно армированные), волокнистые, слоистые по типу матричного материала, по форме полимера (ПКМ), металлические (мкм), керамические (ККМ), углерод-углеродные (СКМ), гибридные (ГКМ) и армирующие элементы.
Полимерный км может работать до 1500С. Металл-низкая температура плавления (al, mg) металлической матрицы до 4500С, высокая температура плавления (ni, cr, ti) до 10000С керамики и углерода-более 10000С.
Механические характеристики
Металл см имеет много важных преимуществ, таких как высокая жесткость, прочность, трещиностойкость, износостойкость, электрическая и теплопроводность, технологичность и широкий диапазон рабочих температур (от очень низкой до высокой температуры).
Распределенная армированная СМ является выгодной по сравнению с волокнистой и слоистой изотропной по своим свойствам, универсальности и относительной простоте технологии изготовления, в связи с широким применением распределенной армированной см в машиностроении, среди которых алюминиевые матричные композиционные материалы (АМКМ) занимают первое место по объему применения.
Искусственное введение тугоплавкого, высокопрочного, высокомодульного карбида (sic, tic, b4c) оксида (al2o3), борида (tib2) и других частиц в структуру 5 алюминиевых пластических сплавов, при условии высокой температуры (до 5000-5000), при сохранении малого удельного веса и других свойств алюминия.
Дисперсионно-упрочненные алюминиевые матричные композиты могут быть изготовлены как твердофазными, так и жидкофазными методами порошковой металлургии.
Известные алюминиевые матричные композиты типа sap, в которых частицы al2o3 действуют как фаза отверждения, получают твердофазным спеканием алюминиевого порошка, покрытого оксидной пленкой. Жидкофазный способ литья был признан наиболее подходящим методом для получения амкм, в котором частицы карбида sic, tic и b4c усиливаются частицами, что приводит к образованию прочных межфазных связей, необходимых для высоких механических свойств композиционных материалов и позволяет использовать привлекательное стандартное литейное оборудование с экономической точки зрения.
| Основной целью армирования матрицы волоконными наполнителями является повышение физико-механических свойств получаемого композиционного материала за счет достижения в нем высокой прочности волокон.Волокнистые наполнители используются для отверждения металлов, полимеров, керамики и углеродных матриц. |
| Композиционные материалы, содержащие металлические матрицы, наиболее близки к требованиям новейших технологий, поэтому их исследование является весьма актуальным, а теоретические и прикладные исследования наиболее востребованы в области разработки текстильных композиционных материалов, в том числе алюминиевых и никелевых матриц. |
В этом случае композитный материал называют композитным сплавом (КС). Жидкофазное соединение компонентов композиционного сплава может быть осуществлено путем введения готовых армирующих частиц в расплав матрицы (ex-situ), например механическим перемешиванием, или путем проведения химической реакции синтеза армирующих частиц непосредственно в расплаве (in-situ).
В последнем случае эти фазы обычно не вводятся извне на поверхности, загрязненной оксидами или адсорбированными газами или влагой, а образуются непосредственно на большинстве расплавов и не вступают в контакт с атмосферой, обеспечивая тем самым более тесный контакт и хорошее сцепление (адгезию) между фазами композиционного сплава, содержащего влагу и имеющего свежий и чистый surface. In в последние годы особое внимание уделяется производству литых алюминиевых матричных композиционных сплавов, содержащих наноразмерные частицы армированной фазы.
Уменьшение размера частиц до наноразмерного (0, 1 мкм или менее) значительно увеличивает число на единицу объема матричного расплава, тем самым увеличивая число центров кристаллизации при охлаждении расплава. Наночастицы обладают высокой седиментационной стабильностью в расплаве.
Из-за наличия очень большого количества и будучи суспендированным в течение длительного времени, он блокирует диффузию атомов в зарождающиеся и растущие кристаллы и способствует образованию микрокристаллических структур. Керамические наночастицы усиливают интерметаллические соединения, которые образуются в процессе упрочненные композиты, керамические наночастицы действуют как барьеры, поскольку дислокации движутся вдоль матрицы, и по мере увеличения числа этих частиц, чем меньше расстояние между ними становится, тем труднее двигаться.
Композиционные материалы на алюминиевой основе
Все эти эффекты улучшают механические свойства литых изделий, в которые вводятся очень малые количества частиц. Литье АМКМ перспективно для широкого практического применения в различных областях машиностроения, в качестве конструкционных, антифрикционных и других материалов, способных уменьшить массу изделия, повысить его эксплуатационные характеристики и создать принципиально новую конструкцию.
| Реферат на тему | На заказ | Образец и пример |
| Композиционные материалы с алюминиевой матрицей | Преимущество SAP ярко проявляется при температурах выше 300°C, когда алюминиевый сплав размягчается. | Дисперсные упрочненные сплавы сохраняют эффект упрочнения до температуры 0,8 ТМ в результате термодинамической стабильности упрочненных частиц. |
Пионерами в промышленном освоении АМКМ, обогащенного дисперсными частицами sic и al2o3, являются известные зарубежные компании duralcan, alca, alca. Однако промышленное использование АМКМ еще недостаточно для его технических и эксплуатационных возможностей.
- Это связано с несовершенством научно-технической базы для создания таких композиционных материалов, которые позволяют прогнозировать и гарантировать их состав, структуру и технологию производства для достижения определенного уровня физико-механических и эксплуатационных свойств изделий АМКМ. Наноразмерные керамические частицы по доступной цене.
